初考-電子工程電子學大意108 年第 32 題單選題
如圖電路為一共源放大器的簡圖,若電晶體之 gm=0.5 mA/V,VA=∞,RD=5 kΩ,則此放大器的輸入電阻 Ri 為:
D正確答案
MOSFET 閘極輸入阻抗為無窮大,故 \(R_i=\infty\)。
為什麼答案是 D
MOSFET 共源放大器之閘極輸入阻抗為無窮大,且本電路閘極無偏壓電阻並聯,故 \(R_i=\infty\)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 MOSFET 閘極輸入阻抗為無窮大,故 \(R_i=\infty\)。
1. 由圖可見輸入訊號 \(v_I\) 直接接到 MOSFET 的閘極 (G)。
2. MOSFET 閘極與通道間為氧化層絕緣,理想下無直流電流流入閘極。
3. 圖中閘極端未連接任何偏壓電阻 (如 \(R_G\)) 到地,亦無分壓電路。
4. 因此從 \(v_I\) 看入的輸入電阻 \(R_i = v_I/i_G = v_I/0 = \infty\)。
5. \(g_m\) 與 \(R_D\) 只影響增益 \(A_v=-g_m R_D\),不影響輸入電阻。
逐選項分析
✕
\(R_i=0\) 代表短路,與 MOSFET 閘極絕緣特性相反。
✕
\(1/g_m=2\ \mathrm{k\Omega}\) 是共閘極組態的輸入電阻,非共源。
✕
\(5\ \mathrm{k\Omega}\) 是 \(R_D\),屬輸出端,與輸入電阻無關。
✓ 正確
MOSFET 共源放大器之閘極輸入阻抗為無窮大,且本電路閘極無偏壓電阻並聯,故 \(R_i=\infty\)。
MOSFET 三種組態小訊號參數
| 組態 | 輸入電阻 \(R_i\) | 電壓增益 |
|---|
| 共源 (CS) | \(\infty\) (或 \(R_G\)) | \(-g_m R_D\) |
| 共閘 (CG) | \(1/g_m\) | \(+g_m R_D\) |
| 共汲 (CD/源極隨耦器) | \(\infty\) (或 \(R_G\)) | \(\approx 1\) |
MOSFET 的閘極是絕緣氧化層,理想狀態下不會有直流電流流入,因此閘極輸入阻抗永遠趨近無窮大。這個特性在共源、共汲、共閘三種組態中都適用,只要訊號從閘極輸入,輸入電阻就是無窮大,跟電路中的 gm、RD、RS 等參數完全無關。考生最容易掉入的陷阱是看到 gm 或 RD 的數值就想套用公式計算,或是誤以為要用 1/gm 來求輸入電阻。正確判斷方式是先確認訊號進入端點:只要是從閘極進,就直接選無窮大,不需任何計算。